リチウム硫黄二酸化物電池-充電、反応、および動作

二酸化硫黄電池は充電式ですか？

いいえ、リチウム硫黄電池は充電できません。これらは、アルカリ電池などの他のタイプの非充電式電池よりも優れた高度な一次電池技術です。リチウム-二酸化硫黄電池をリチウム-硫黄電池と混同しないでください。後者はLi-Sとも呼ばれ、高い比エネルギーで知られる充電式二次電池の一種です。このタイプのバッテリー技術は比較的軽量で、密度は水の密度に匹敵します。一方、リチウム硫黄酸化物は通常のアルカリ電池の2倍の電圧を持っているため、2つのアルカリ電池を1つの二酸化硫黄電池に置き換えることができます。おそらく変更する必要があるのは、電子デバイスを変更するか、ガジェットの余分なスペースを補うためにダミーセルを組み立てることだけです。

硫黄がリチウムと反応するとどうなりますか？

硫黄がリチウムと反応すると、可溶性の硫化リチウム沈殿物が形成されます。反応は、より効果的な結果を得るために無水アンモニア中で便利に実行され、式は次のとおりです。

2 Li + S→Li2S

リチウム硫黄電池はどのように機能しますか？

リチウム、二酸化硫黄電池は、金属リチウム、最も軽い金属、アノード、および電解質として二酸化硫黄（SO2）溶液で満たされた多孔質炭素集電体で構成された液体カソードで構成されています。これらのバッテリーは2.8Vの電圧を供給し、約250 Wh / kgの高エネルギー密度を持ち、最大約400 W / kの高電力のバーストを繰り返し提供する機能を備えています。これは主にスパイラル構造から得られ、このタイプのセルがさらされる多くのアプリケーションで利用されます。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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二酸化硫黄リチウムの主な特徴

高エネルギー密度

単一の「D」リチウム二酸化硫黄は、10 Cの電流レートで充電すると、約21Whを生成できます。これは、生成される電力の約250Wh / kgです。同様の条件下で同じ量のエネルギーを供給するためには、2つ以上のアルカリ電池または約20個の亜鉛電池が必要であり、二酸化硫黄リチウムが電力密度の点でより多くをもたらすことを証明しています。

内部抵抗が低い

リチウム硫黄電池は、大きなプレート表面積を提供する巻線プレート構造を組み込んでいます。この特性により、セルはほとんど抵抗なく機能し、それでも大量の電流を生成できます。これらのバッテリーの低抵抗は、その寿命を通じて維持され、バッテリーが劣化の最終段階にあるように見えるため、徐々に上昇するだけです。これにより、このようなセルは非常に効率的で、電圧曲線がフラットになります。

平坦な放電曲線

リチウム硫黄電池の端子電圧は非常に安定しており、高い放電率で電池寿命の最後の15％まで一定の端子電圧を維持できます。より低い放電率では、端子電圧はバッテリー寿命の最後の5％までほぼ一定に保つことができます。

安全

リチウム硫黄電池は驚異的な安全記録を持っており、それ以来、さまざまな用途で軍事機関に採用されています。

高い端子電圧

負荷が接続されていないオープンセル電圧は約3Vで、負荷に接続すると約2.8Vに低下します。低温時に高い放電率の下で、セル電圧は約2.3Vに低下する可能性があります。

軽量

軽量で反応性の高い素材を使用しているため、重量は約85gです。リチウム金属製のアノード、カーボンカソード、その他の二酸化硫黄反応物は、エネルギー量に関して非常に軽量な材料です。リチウム硫黄電池は、アルカリ電池の約半分の重量であると同時に、2倍の電力を生成します。

広い温度範囲

二酸化硫黄の化学的性質は、約-60°Cから約80°Cまでの広い温度範囲に耐えることができます。他の多くのバッテリー技術は、氷点下では性能が低く、高温にさらされると台無しになったり劣化したりする可能性があります。約-40°Cで、リチウム硫黄二酸化物電池は、約0.5Aを供給するとき、電池容量の約50％を保持することができます。 0.1Aを供給する場合、0.01Aを供給する場合、サイズの約65％と85％を維持することができます。

これは、これらのセルが砂漠の熱に耐えることができ、それでも長年のサービスで優れた性能を発揮できることを意味します。一方、標準的なアルカリ電池は、温度が氷点下に下がると機能しなくなり、貯蔵寿命も短くなります。そのため、寒冷地や蒸し暑い場所での操作には不向きであり、このような極端な条件で長期間保管すると損傷することさえあります。

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長い貯蔵寿命

電池の寿命は約10年と長いです。ユニークな点は、室温で同じ期間保存でき、バッテリー容量の約70％を保持できることです。ただし、保管中の温度が大幅に上昇すると、保管寿命は約5年に短縮されます。これらのバッテリーの化学的性質は素晴らしい機能です。これは、非常に高温で長期間保管すると、アノード上に不動態層が形成されるためです。この層は、セルが稼働するとすぐに消えますが、セルの端子電圧を一時的に抑制する傾向があるため、バッテリーの長い貯蔵寿命に寄与することが知られています。

二酸化硫黄リチウムの重要な用途には、次のものがあります。

• 心臓除細動器

• 緊急位置送信機ビーコン
  

• 軍用無線通信
  

• アラームおよびその他のセキュリティワイヤレスデバイス
  

• 電子メーター
  

• 追跡装置
  

• プロフェッショナルエレクトロニクス
  

結論

二次電池を必要としないさまざまな用途で一次電池を利用して商品化する場合は、リチウム二酸化硫黄電池を使用するのが最善の選択肢です。これらの電池は、アルカリ電池、コバルト電池、亜鉛電池などの他の一次電池と比較してかなりの量のエネルギーを保持することが証明されているため、信頼できるが使い捨てのエネルギー源として信頼できます。ただし、このバッテリーテクノロジーがこのガイドに記載されている最大のメリットを提供するには、適切な方法で適切にケアして使用する必要があります。